基于Python的营造林数据验收方法

2016-11-21曹霸陈兴亚黄冰清王洪波卢鹏

安徽林业科技 2016年5期

关键词：字段图层缝隙

曹霸，陈兴亚，黄冰清，王洪波，卢鹏*

（1.贵州林业勘察设计有限公司，贵州　贵阳　550003；2.贵州省林业调查规划院）

基于Python的营造林数据验收方法

曹霸1，陈兴亚2，黄冰清2，王洪波1，卢鹏2*

（1.贵州林业勘察设计有限公司，贵州贵阳550003；2.贵州省林业调查规划院）

本文简要介绍了Python语言，并对贵州省营造林数据验收流程中使用到的ArcGIS图形检查工具利用Python语言进行集成，生成自定义工具，利用这个工具对营造林数据进行检查验收，在一定程度上提高了数据检查验收的工作效率。

Python；ArcGIS；脚本工具；营造林数据；验收方法

Python是一种面向对象、语法清晰、开源的脚本语言，从简单的到复杂的脚本任务，从独立的到复杂的应用程序都可以实现。地理信息系统经过30多年的发展，其应用领域已经深入到各行各业。地理信息系统的快速发展推动了相关软件的进步，作为地理信息系统软件中比较有代表性的软件ArcGIS被广泛应用［1］。贵州省2015年营造林数据验收检查内容多，需要利用ArcGIS多个工具对数据进行处理，检查工作非常繁琐。为此，本文利用Python进行开发，对营造林数据验收所用的ArcGIS工具进行集成，生成脚本工具，在营造林数据检查验收时利用该工具，在一定程度上提高了工作效率。

1　Python语言

Python于1991年第一次公开发行，从而是一门优秀的脚本语言［2］。图1展示了Python的优点。

2　营造林数据验收流程

营造林数据验收主要包括两个部分：属性检查和图形检查。其中属性检查主要在Access里检查，本文不详细叙述。图形检查是在ArcGIS中进行检查，检查的内容包括数据库字段结构比较、拓扑检查、多部件检查、重号检查和缝隙检查，见图2。

图1　Python优点

其中，字段比较是对每个县的检查数据和模板数据的数据库结构进行比较，以保证后期对全省数据进行合库时每个县的库结构相同；拓扑检查是对营造林数据进行拓扑分析，防止小班图层存在自身重叠和相互重叠；多部件检查是为了防止小班图层存在多部件；重号检查是为了保证小班图层无重号；缝隙检查是为了保证小班与小班之间不存在缝隙，缝隙最小为100m2。

3　检查工具实现

根据图形检查的内容，利用ArcGIS自带的Python脚本编辑器，实现字段比较、拓扑检查、多部件检查、重号检查和缝隙检查。

3.1字段比较

字段比较工具包括9个参数：模板表、数据表、排序字段、比较类型、忽略类型、属性容差、忽略字段、是否连续比较、比较结果输出文件。具体参数设置如下所示：

base_table=path_base+"/"+"YZL_PY_ZLYSXB"

图2　图形检查内容图

test_table=path_test+"/"+"YZL_PY_ZLYSXB"

sort_field="OBJECTID"

compare_type="SCHEMA_ONLY"

ignore_option="IGNORE_EXTENSION_PROPERTIES；IGNORE_SUBTYPES；IGNORE_RELATIONSHIPCLASSES"

attribute_tolerance=""

omit_field="OBJECTID；SHAPE；SHAPE_Length；SHAPE_Area；aa；aaa"

continue_compare="NO_CONTINUE_COMPARE"

compare_file=path+"/"+"zl.txt"

其中path_base，path_test分别为模板数据路径和检查数据路径。

工具运行语句如下：

compare_result=arcpy.TableCompare_management（base_table，test_table，sort_field，compare_type，ignore_option，attribute_tolerance，omit_field，continue_compare，compare_file）

3.2拓扑检查

拓扑检查包括两个内容：小班图层自身重叠和小班图层之间的相互重叠。主要为创建拓扑、添加要素到拓扑、添加属性到拓扑和验证拓扑。具体语句如下：

arcpy.CreateTopology_management（path_test，" topology"）

arcpy.AddFeatureClassToTopology_management（" topology"，"YZL_PY_ZLYSXB"，1，1）arcpy.AddFeatureClassToTopology_management（"topology"，"YZL _PY_FYYSXB"，1，1）

arcpy.AddRuleToTopology_management（"topology"，"Must Not Overlap（Area）"，"YZL_PY_ ZLYSXB"，""，""，""）

arcpy.AddRuleToTopology_management（"topology"，"Must Not Overlap（Area）"，"YZL_PY_ FYYSXB"，""，""，""）

arcpy.AddRuleToTopology_management（"topology"，"Must NotOverlap With（Area-Area）"，"YZL_PY _FYYSXB"，""，"YZL_PY_ZLYSXB"，""）

arcpy.ValidateTopology_management（"topology"）

3.3多部件检查

多部件检查步骤包括三步：首先，创建一个新的字段，然后把OBJECT字段的值赋给这个字段；其次，对小班图层使用MultipartToSinglepart工具炸开多部件；最后，对炸开后的图层属性表统计第一步新建的字段，如果有数量大于等于2的记录，则说明图层中存在多部件。具体语句如下：

arcpy.AddField_management（"YZL_PY_ ZLYSXB"，"aa"，"TEXT"，""，""，100）arcpy.Calculate－

Field_management（"YZL_PY_ZLYSXB"，"aa"，"！OBJECTID！"，"PYTHON"）

arcpy.MultipartToSinglepart_management（"YZL _PY_ZLYSXB"，"YZL_PY_ZLYSXB_multi"）

arcpy.Frequency_analysis（"YZL_PY_ZLYSXB _multi"，path+"/"+"zl_multi_frequency"，"aa"）

3.4重号检查

本次营造林数据验收中重号检查用的字段为上报年度、项目名称、村代码和内业小班号。在重号检查时先对这四个字段进行运算生成唯一编号，然后再对唯一编号进行统计。如果唯一编号数量大于等于2则说明小班图层中有重号，就需要对重号小班重新编号，直到属性表中每个记录都是唯一。具体语句如下所示：

arcpy.AddField_management（"YZL_PY_ ZLYSXB"，"aa"，"TEXT"，""，""，100）arcpy.Calculate－Field_management（"YZL_PY_ZLYSXB"，"WYBH"，"！CUN！"+"！NYJCXBH！"，"PYTHON"）arcpy.CalculateField_management（"YZL_PY_ZLYSXB"，"aa"，"！ZCSBND！"+"！XMMC！"+"！WYBH！"，"PYTHON"）

arcpy.Frequency_analysis（"YZL_PY_ZLYSXB"，path+"/"+"zl_重号_frequency"，"aa"）

3.5缝隙检查

缝隙检查首先利用县面图层对小班图层进行擦除，然后利用工具Multipart to Singlepart炸开擦除后的图层，最后计算炸开图层中每个小班的面积。如果小班的面积小于100m2，则这个小班就是缝隙，就要排查产生缝隙的原因并进行修改。具体语句如下所示：

arcpy.Erase_analysis（"县面"，"YZL_PY_ ZLYSXB"，"YZL_PY_ZLYSXB_Era"，""）

arcpy.MultipartToSinglepart_management（"YZL_ PY_ZLYSXB_Era"，"YZL_PY_ZLYSXB_Era_Mul"）arcpy.CalculateAreas_stats（path_dir+"/"+" YZL_PY_ZLYSXB_Era_Mul_reproject"，path_dir+"/" +"YZL_PY_ZLYSXB_Era_Mul_reproject_mj"）

完成了字段比较、拓扑查询、多部件检查、重号查询和缝隙查询功能后，进一步把这些功能集成为一个工具。

4　Python脚本工具应用

在ArcGIS的脚本编辑器完成代码编写后，在ArcGIS中进一步把代码集成为一个工具，方便检查人员的使用。具体流程如下：

（1）在Catalog中，选择Toolboxes，新建一个Toolbox。

（2）选择Toolbox，单击右键，选择add→script，设置合适的工具名字和标准，点击下一步，选择script file，即上面编写的Python脚本，点击下一步，输入display name和data type，这里选择数据验收数据库和模板数据库，data type为 workspace or Feature，点击Finish即可生成新的工具。

（3）双击生成的工具，如图3所示，选择验收数据库和模板数据库，点击OK。

运行过程如图4所示，运行时间为70 s左右。如果直接利用ArcGIS，涉及到多个工具，输入参数多，根据实际情况，检查一个县的营造林数据需要40min左右；通过应用脚本工具，仅需要15min左右，这样就在一定程度上提高了工作效率。

生成的结果如图5所示，具体结果包括字段比较结果、拓扑检查结果、多部件检查结果、重号检查结果、缝隙检查结果以及每项检查的中间结果，通过分析即可得到数据检查验收的结果，判断数据是否合格。